JPH11262822A - シリンダボア内面の加工方法および装置 - Google Patents

シリンダボア内面の加工方法および装置

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JPH11262822A
JPH11262822A JP7070298A JP7070298A JPH11262822A JP H11262822 A JPH11262822 A JP H11262822A JP 7070298 A JP7070298 A JP 7070298A JP 7070298 A JP7070298 A JP 7070298A JP H11262822 A JPH11262822 A JP H11262822A
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JP
Japan
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cylinder bore
groove
cylinder
polishing liquid
processing
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JP7070298A
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Masahiko Katsu
雅彦 勝
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Nissan Motor Co Ltd
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Nissan Motor Co Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 効率的な溝形成による油膜の形成を確保しな
がら、ピストンの往復動によってシリンダボアの内面が
傷付けられることを回避すると共に、潤滑油の消費量お
よびピストンのフリクションを低減することができるシ
リンダボア内面の加工方法および装置を提供する。 【解決手段】 シリンダブロック1のシリンダボア2内
面におけるシリンダヘッド側の所定領域にレーザ加工に
より形成された溝3を含む領域に対して、砥粒とクーラ
ントとを混合した研磨液を、研磨液噴射手段10の供給
路13を経て噴出口16から噴射することによって加工
する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、エンジンに用いら
れるシリンダブロックのシリンダボア内面に加工を施す
方法および装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来より、シリンダブロックのシリンダ
ボアの内面に仕上げ加工を施す場合にあっては、シリン
ダブロックの下端部をホーニング盤のベッド上に固定し
て、シリンダボアの上端開口部、すなわちシリンダヘッ
ド側開口端からシリンダボアの内部に、棒状砥石を取り
付けたホーニングツールを挿入し、このホーニングツー
ルを回転および昇降させることによって仕上げ加工する
ホーニング加工が行われている。
【0003】このようなホーニング加工により、シリン
ダボアの内面の精密な加工形状、寸法精度、仕上げ面粗
さを達成することが可能である。
【0004】一方、ホーニングツールを回転および昇降
させて行うホーニング加工によれば、上記のような精密
仕上げを行うことができることのほかに、有用な網目状
の仕上げ面を得ることができるという特徴がある。つま
り、この網目状の仕上げ面が形成されることにより、網
目の部分に潤滑油を保持することが可能となり、耐摩耗
性と潤滑性に優れたものとなる利点がある(特開平5−
16029号公報、特開平5−16030号公報参
照)。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上述したホ
ーニング加工にあっては、シリンダボアの内面の全領域
について、ホーニングツールを回転および昇降させて均
一に加工するものであることから、網目がボア内面の全
領域に形成される。この結果、潤滑油の消費量が増える
と共に、シリンダボア内を軸方向に往復動するピストン
のフリクションが網目によって増大する虞れがあるとい
う欠点があった。
【0006】これに対し、いわゆるレーザホーニング加
工と呼ばれるものがある。これは、シリンダボアの内面
の全領域ではなく、潤滑油を積極的に保持させる必要が
ある一部領域についてのみ、レーザ加工により凹状の溝
を形成する加工方法である。この加工方法を使用すれ
ば、レーザ加工により、所望形状の溝の形成を、しかも
必要な領域にだけ行うことが可能となる。
【0007】しかしながら、このレーザホーニング加工
はレーザによる熱加工を利用するものであることから、
形成された溝の表面に、結果的に焼きが入って、硬くて
もろい硬化層が形成されてしまうこととなる。このた
め、シリンダボア内をピストンが軸方向に往復動するこ
とによって、もろい硬化層が剥がれてシリンダボアの内
面を傷付ける虞れがあるという欠点があった。
【0008】本発明は、このような従来技術の問題点に
鑑みてなされたものであり、本発明の目的は、効率的な
溝形成による油膜の形成を確保しながら、ピストンの往
復動によってシリンダボアの内面が傷付けられることを
回避すると共に、潤滑油の消費量およびピストンのフリ
クションを低減することができるシリンダボア内面の加
工方法および装置を提供することにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の請求項1に記載の発明は、シリンダブロックのシリン
ダボア内面におけるシリンダヘッド側の所定領域にレー
ザ加工により形成された溝を含む領域に対して、砥粒と
クーラントとを混合した研磨液を噴射して加工すること
を特徴とするシリンダボア内面の加工方法である。この
発明にあっては、レーザ加工により生じる硬化層で覆わ
れた溝に向けて研磨液が噴出され衝突することにより、
硬化層の除去が行われる。
【0010】また、請求項2に記載の発明は、上記請求
項1記載のシリンダボア内面の加工方法において、前記
溝が形成される所定領域は、前記シリンダボア内面のシ
リンダヘッド側開口端からシリンダボア軸方向長さの略
1/3までであることを特徴とする。
【0011】また、請求項3に記載の発明は、上記請求
項1記載のシリンダボア内面の加工方法において、前記
砥粒の粒径は、前記溝の幅寸法より小さいことを特徴と
する。
【0012】また、請求項4に記載の発明は、砥粒とク
ーラントとを混合した研磨液が供給される供給路と、シ
リンダブロックのシリンダボア内面におけるシリンダヘ
ッド側の所定領域にレーザ加工により形成された溝を含
む領域に向けて、前記供給路を経た前記研磨液が噴出さ
れる噴出口と、を備えた研磨液噴射手段を有することを
特徴とするシリンダボア内面の加工装置である。
【0013】
【発明の効果】本発明によれば、請求項毎に次のような
効果を奏する。請求項1または4に記載の発明によれ
ば、レーザ加工により生じる硬化層の除去が行われるの
で、効率的な溝形成による油膜の形成を確保しながら、
硬化層に覆われたままの溝が形成されたシリンダボア内
をピストンが軸方向に往復動することによって硬化層が
剥がれてシリンダボアの内面を傷付ける事態となる虞れ
を確実に回避することができる。
【0014】また、研磨液の研磨作用によりシリンダボ
ア内面の面粗度が向上するので、潤滑油の消費量を低減
させることができると共に、シリンダボア内を軸方向に
往復動するピストンのフリクションを低減させることが
できる。
【0015】請求項2に記載の発明によればさらに、シ
リンダボア内を往復動するピストンが上死点にあるとき
に油膜が切れやすい部分に潤滑油を保持させることがで
き、より効率的な油膜の形成を確保することができる。
【0016】請求項3に記載の発明によればさらに、砥
粒を溝の中に容易に入り込ませることができ、硬化層の
除去および研磨作用を十分に発揮させることができる。
【0017】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて説明する。図1は、本発明の一実施の形態で
あるシリンダボア内面の加工装置の概略構成をシリンダ
ブロックと共に示す断面図、図2は、図1に示されるシ
リンダボア内面の加工装置のII−II線に沿う断面
図、図3は、同加工装置の右側面図である。
【0018】図1に示すシリンダボア内面の加工装置
は、レーザ加工によりシリンダブロック1のシリンダボ
ア2内面におけるシリンダヘッド側(図1における上
側)の所定領域に形成された溝3を含む領域に向けて、
砥粒を含む研磨液を噴出させて加工を行う研磨液噴射手
段10を有している。
【0019】本実施の形態では、溝3が形成される所定
領域(図中L2 で示す)は、シリンダボア2内面の上側
開口端からシリンダボア軸方向長さL1 の略1/3まで
とされる。このようにすれば、より効率的な油膜の形成
を確保する観点から望ましい。但し、シリンダボア2内
面の上部であれば、その領域を多少変更して例えば略1
/4〜2/5にすることも可能である。
【0020】また、溝3の形状は、例えば所定ピッチを
有する螺旋形状に形成されるが、これに限定されるもの
ではなく、潤滑油の保持機能を果たすものであればよ
い。溝3の幅寸法および深さは、レーザ加工装置により
制御することができる。なお、レーザ加工によりシリン
ダボア2内面に溝3を形成するためのレーザ加工装置に
ついては、公知技術であるためその詳細な説明を省略す
ることとする。
【0021】本実施の形態のシリンダボア内面の加工装
置は、シリンダブロック1のシリンダボア2内に挿入さ
れる略円柱形状の本体部11と、この本体部11に連設
される支持部12とを備えており、軸方向、すなわち図
中上下方向に移動可能に構成されている。
【0022】支持部12内には、砥粒とクーラントとを
混合した研磨液が供給される供給路13が形成されてい
る。砥粒5の種類としては、一般的なものを使用するこ
とができるが、具体的には、例えばSiC等が用いられ
る。また、砥粒5は、その粒径dがシリンダボア2内面
の溝3の幅寸法Bより小さいものが使用される(図4参
照)。具体的には、溝3については幅寸法Bを40〜6
0μm(なお溝深さは10〜20μm程度)に形成し、
これに対し、砥粒5の粒径dは、5〜40μmのものを
使用することが好ましい。クーラントは水溶性クーラン
トでも油性クーラントでもよい。
【0023】供給路13は、図2に示すように、本体部
11内部で、6つの流出路14,14…に分岐して放射
状に形成されている。本体部11の外周部には、リング
状の凹溝15が形成されており、各流出路14は、それ
ぞれ各噴出口16において凹溝15に開口している。こ
の凹溝15とシリンダボア2内面とにより、これらに囲
まれた空間17が形成される。流出路14は、図示のよ
うに、本体部11の中央から螺旋形状の一部をなすよう
にして湾曲させられており、また、中央部から外側に延
びるにしたがって本体部11の先端側の方、すなわち図
中下方に傾斜するように形成されている。なお、流出路
14の配設数は適宜変更することが可能である。
【0024】図3に示すように、本体部11の図中上端
部の外径D2 は、シリンダブロック1の図示しないピス
トンが図中上下方向に往復動するシリンダボア2の内径
D1より僅かに小さくなっており、一方、本体部11の
図中下端部の外径D3 は、上端部の外径D2 よりもさら
に小さく設定されている。
【0025】また、本体部11は、その軸方向長さがシ
リンダボアの軸方向長さL1 の略1/3になるように設
定されている。これは、シリンダボア2内面に溝3が形
成される領域に対応させたものであり、本体部11の凹
溝15を、シリンダボア2内面の溝3が形成されている
領域の全体をほぼ覆うように、溝3に対向させることが
可能となっている。但し、溝3の形成領域を含みさらに
それより広い領域を凹溝15が覆うように、本体部11
の軸方向長さを大きく設定してもよい。
【0026】次に、上記のように構成された本装置の作
用を説明しつつ、シリンダボア内面の加工方法について
説明する。
【0027】まず、図示しないレーザ加工装置により、
シリンダブロック1のシリンダボア2内面における上側
の所定領域に溝3を形成する。ここで、溝3の形成領域
は、シリンダボア2内面のシリンダヘッド側開口端から
シリンダボア軸方向長さL1の略1/3までとされる。
これにより、シリンダボア2内を往復動するピストンが
上死点にあるときに油膜が切れやすい部分に、効率的に
溝3を形成して十分な潤滑油を保持させることができ、
油膜の形成を確保することができる。なお、あらかじめ
シリンダボア2の孔開け加工を行っておく必要があるこ
とは言うまでもないが、このときに精密なボーリング加
工によりシリンダボア2の内面を仕上げておくことが望
ましい。
【0028】上記のようにシリンダボア2内に溝3を形
成した後、このシリンダボア2内に研磨液噴射手段10
を下方移動させて、その本体部11を凹溝15がシリン
ダボア2内面の溝3が形成されている領域に対向する位
置まで挿入する。
【0029】次いで、砥粒とクーラントとを混合した研
磨液を、供給路13を通して圧送供給する。供給路13
から送られた研磨液は、図1に示す矢印方向に分岐さ
れ、各流出路14を経て各噴出口16から空間17に噴
出される。ここで、流出路14は本体部11の中央から
螺旋形状の一部をなすようにして湾曲させられているの
で、各噴出口16から噴出された研磨液は、シリンダボ
ア2内面に対して斜めに衝突するようにして流れる。し
たがって、研磨液は、上方から見て反時計回りに空間1
7内を回流する。
【0030】一方、図4に示すように、レーザ加工によ
りシリンダボア2内面に溝3を形成する際に、加工時の
熱によりその表面に硬化層4が形成されている。このよ
うな硬化層4で覆われた溝3が形成されているシリンダ
ボア2内面に向けて、研磨液が噴出され空間17内で回
転流を生じさせつつ衝突を繰り返すことにより、硬化層
4の除去が行われる。
【0031】ここで、研磨液に含まれる砥粒5として、
その粒径dが溝3の幅寸法Bより小さいものを使用した
ので、砥粒5が溝3の中に容易に入り込むことができ、
硬化層4の除去および研磨作用が十分に発揮される。
【0032】そして、流出路14は、中央部から外側に
延びるにしたがって図1中下方に傾斜するように形成さ
れているので、空間17内で回転する研磨液は、重力の
作用をも受けながら回転しつつ徐々に下方に移動し、本
体部11の下端部とシリンダボア2内面との隙間18か
ら、図中矢印方向に流れる。この場合に、本体部11の
上端部とシリンダボア2内面との隙間19は、隙間18
よりもかなり小さくなるように設定されているので、適
度のシール作用が働き、研磨液の大部分は隙間18を通
過して流下する。
【0033】このように、本実施の形態によれば、効率
的に溝3を形成して油膜の形成を確保しながら、硬化層
4に覆われたままの溝3が形成されたシリンダボア内を
ピストンが軸方向に往復動することによって硬化層4が
剥がれてシリンダボアの内面を傷付ける事態となる虞れ
を確実に回避することができる。また、研磨液の研磨作
用によりシリンダボア2内面の面粗度が向上する。すな
わち、シリンダボア2内面の面粗度として、Ra0.0
2〜0.15を実現することが可能となる。このように
シリンダボア2内面の表面粗さが向上することにより、
潤滑油の消費量を低減させることができると共に、シリ
ンダボア内を軸方向に往復動するピストンのフリクショ
ンを低減させることができ、良好なピストン運動を確保
することにもなる。
【0034】なお、以上説明した実施の形態は、本発明
を限定するために記載されたものではなく、本発明の技
術的思想内において当業者により種々変更が可能であ
る。
【0035】例えば、上述した実施の形態では、研磨液
噴射手段10の本体部11を凹溝15がシリンダボア2
内面の溝3が形成されている領域に対向する位置まで挿
入して研磨液の噴出を行うようにしたが、この後さらに
本体部11を下方移動させながらシリンダボア2内面の
全領域に研磨液の噴出を行うようにしてもよい。このよ
うにすれば、シリンダボア2内面全体の表面粗さを一層
向上させることができる。
【0036】また、研磨液噴射手段10をその軸まわり
に所定速度で回転させるように構成して、シリンダボア
2内面に均等に研磨液を噴出させるようにしてもよい。
この場合には、流出路14を真直に形成してもよく、シ
リンダボア2内面全体に研磨液を噴出させることができ
る。したがって、空間17における研磨液の回転流の形
成がなされない構成を採ることも可能である。
【0037】さらには、研磨液噴射手段10の本体部1
1を適宜の高速で回転させ、研磨液を低圧にて供給し、
遠心力の作用を受けて噴出させる構成としてもよい。こ
の場合には、流出路14を、板状のベーンにはさまれた
空間として形成することも可能である。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の一実施の形態であるシリンダボア内
面の加工装置の概略構成をシリンダブロックと共に示す
断面図である。
【図2】 図1に示されるシリンダボア内面の加工装置
のII−II線に沿う断面図である。
【図3】 同加工装置の右側面図である。
【図4】 溝の表面を覆う硬化層を除去する様子を示す
断面図である。
【符号の説明】
1…シリンダブロック、 2…シリンダボア、 3…溝、 4…硬化層、 5…砥粒、 10…研磨液噴射手段、 13…供給路、 16…噴出口。

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 シリンダブロックのシリンダボア内面に
    おけるシリンダヘッド側の所定領域にレーザ加工により
    形成された溝を含む領域に対して、砥粒とクーラントと
    を混合した研磨液を噴射して加工することを特徴とする
    シリンダボア内面の加工方法。
  2. 【請求項2】 前記溝が形成される所定領域は、前記シ
    リンダボア内面のシリンダヘッド側開口端からシリンダ
    ボア軸方向長さの略1/3までであることを特徴とする
    請求項1記載のシリンダボア内面の加工方法。
  3. 【請求項3】 前記砥粒の粒径は、前記溝の幅寸法より
    小さいことを特徴とする請求項1記載のシリンダボア内
    面の加工方法。
  4. 【請求項4】 砥粒とクーラントとを混合した研磨液が
    供給される供給路と、シリンダブロックのシリンダボア
    内面におけるシリンダヘッド側の所定領域にレーザ加工
    により形成された溝を含む領域に向けて、前記供給路を
    経た前記研磨液が噴出される噴出口と、を備えた研磨液
    噴射手段を有することを特徴とするシリンダボア内面の
    加工装置。
JP7070298A 1998-03-19 1998-03-19 シリンダボア内面の加工方法および装置 Withdrawn JPH11262822A (ja)

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